論文の概要: Interplay between time and energy in bosonic noisy quantum metrology
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.18791v2
- Date: Tue, 28 Jan 2025 16:19:49 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-01-29 16:38:56.220489
- Title: Interplay between time and energy in bosonic noisy quantum metrology
- Title（参考訳）: ボソニックノイズ量子メートル法における時間とエネルギーの相互作用
- Authors: Wojciech Górecki, Francesco Albarelli, Simone Felicetti, Roberto Di Candia, Lorenzo Maccone,
- Abstract要約: 推定に要する時間をどのように分割して、可能な限りの精度を達成するかを示す。
温度推定では、フォック状態の高速前処理プロトコルを適用することにより、どの古典的戦略よりも多くの光子のスケーリングが可能となる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Quantum entanglement and coherence often allow for protocols that outperform classical ones in estimating a system's parameter. When using infinite-dimensional probes (such as a bosonic mode), one could in principle obtain infinite precision in a finite time for both classical and quantum protocols, which makes it hard to quantify potential quantum advantage. However, such a situation is unphysical, as it would require infinite resources, so one needs to impose some additional constraint: typically the average energy employed by the probe is finite. Here we treat both energy and time as a resource, showing that, in the presence of noise, there is a nontrivial interplay between the average energy and the time devoted to the estimation. Our results are valid for the most general metrological schemes (e.g. adaptive schemes which may involve entanglement with external ancillae or any kind of continuous measurement). We apply recently derived precision bounds for all parameters characterizing the paradigmatic case of a bosonic mode, subject to Lindbladian noise. We show how the time employed in the estimation should be partitioned in order to achieve the best possible precision. In most cases, the optimal performance may be obtained without the necessity of adaptivity or entanglement with ancilla. We compare results with classical strategies. Interestingly, for temperature estimation, applying a fast-prepare-and-measure protocol with Fock states provides better scaling with the number of photons than any classical strategy.
- Abstract（参考訳）: 量子エンタングルメントとコヒーレンス(英語版)は、しばしばシステムのパラメータを推定する際に古典的なプロトコルよりも優れているプロトコルを許す。
無限次元プローブ(ボソニックモードなど)を使用する場合、原理的には古典的および量子的プロトコルの両方の有限時間で無限精度が得られるため、潜在的な量子的優位性を定量化することは困難である。
しかし、そのような状況は無限の資源を必要とするため、非物理的であるため、いくつかの追加の制約を課す必要がある:通常、プローブで使われる平均エネルギーは有限である。
ここでは、エネルギーと時間の両方を資源として扱い、ノイズの存在下では、平均エネルギーと推定に費やされる時間との間には非自明な相互作用が存在することを示す。
我々の結果は最も一般的な気象学的なスキームに有効である(例えば、外部アンシラとの絡み合いを含む適応的なスキームや、あらゆる種類の連続測定)。
我々は最近,リンドブラディアン雑音を受けるボソニックモードのパラダイムケースを特徴付ける全てのパラメータに対して精度境界を適用した。
推定に要する時間をどのように分割して、可能な限りの精度を達成するかを示す。
ほとんどの場合、最適な性能は、適応性やアンシラとの絡み合いを必要とせずに得られる。
結果を古典的戦略と比較する。
興味深いことに、温度推定にはフォック状態の高速前処理プロトコルを用いることで、どの古典的戦略よりも多くの光子のスケーリングが可能である。
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